ISIL İŞLEM NEDİR? ÇELİĞE NEDEN ISIL İŞLEM YAPILIR?

Metal ve alaşımlarının, faz diyagramlarına bağlı olarak ergime sıcaklığının altındaki  sıcaklıklarda uygulanan farklı işlemlerle istenilen mekanik özellik ve iç yapıların elde  edilmesine ısıl işlem denir.

• Isıl işlem; bir malzemenin özelliklerini ve/veya içyapısını değiştirmek amacıyla, o malzemeye belli bir sıcaklık-zaman
programı dahilinde uygulanan bir ısıtma ve soğutma işlemleri  sırasıdır.
• Diğer bir deyişle; içyapı ve özellikler bakımından belirli bir durumu  elde etmek üzere, malzemenin solidüs (katılaşma) sıcaklığının
altında uygun sıra ve süre ile ısıtılıp soğutulmasına ısıl işlem denir.
• İşlem sırasında, ortamın etkisiyle (örneğin karbonlamada ve  nitrürleme işleminde olduğu gibi) çeliğin kimyasal bileşimi değişir

Isıl işlemin Türk Standartlarındaki (TS 1112) tanımı ise; katı haldeki metal veya alaşımlara belirli özellikler kazandırmak amacıyla bir veya daha çok sayıda, yerine göre birbiri peşine zamanlanarak uygulanan ısıtma ve soğutma işlemleri olarak verilmektedir .
Isıl işlem, üç ana safhadan oluşur. Bunlar ısıtma, ısıtılan sıcaklıkta bekletme ve soğutma  safhalarıdır. Bütün ısıl işlem yöntemlerinde bu üç ana safha geçerlidir. Fakat uygulanan ısıl  işlem türüne göre, ısıl işlem sıcaklığı, bekletme süresi, ısıtma ve tutma hızı gibi parametreler  değiştirilir. Isıtma, bekletme ve soğutma safhalarına ısıl çevrim denir. Uygulanan ısıl işlem 
türüne göre işlem ya bir çevrim yapılarak bitirilir ya da birbirini izleyen birkaç ısıl çevrim  yapılarak ısıl işlem tamamlanır.
Isıtma işlemin herhangi bir anında, ısıtılan parçanın merkezi ve yüzeyi arasındaki sıcaklık değerleri farklıdır. Parça yüzeyi belirli bir sıcaklığa ulaştığında parçanın merkezi, parçanın boyutuna ve ısı iletme kabiliyetine bağlı olarak daha geç ısınacağından sıcaklığı daha düşük  olur. Parçanın yüzeyi ile merkezi arasındaki sıcaklık farkı, ısıl gerilmeler oluşturur ve bu ısıl  gerilmeler sonucu parça çatlayabilir. Bu sıcaklık farkının, dolayısıyla ısıl gerilmelerin  önlenmesi için, parçaya ısıtma sıcaklığının altındaki bir ya da iki sıcaklıkta ara ısıtma  uygulanabilir. Ön ısıtma adı verilen bu işlemle, parçalarda daha düzenli ve homojen ısıtma  sağlanır. Aynı zamanda tutma süresi de kısalır. Ayrıca ısıtma hızı azaltılarak da yüzey ve  merkez arasındaki sıcaklık farkı azaltılabilir.

ÇELİĞE ISIL İŞLEM NEDEN  YAPILIR?
Çelikler, diğer metal ve alaşımlarına nazaran sanayide daha çok kullanıldıkları için çeliklerin ısıl işlemi ayrı bir öneme sahiptir. Çeliklerin ısıl işlemlerini anlayabilmek için Demir-Karbon  denge diyagramının bilinmesi gerekir.

Demir-Karbon denge diyagramının ,bileşimine kadar olan kısmı çelik kısmıdır. Belirli bir karbon bileşimine sahip bir çelikte elde edilmesi istenen yapı, dolayısıyla çeliğin  kazanacağı özellik, farklı ısıl işlemler için çeliği Demir-Karbon diyagramının çelik kısmındaki
farklı sıcaklık bölgelerine çıkarmak, belirli bir süre bekletmek ve uygun soğutma ortamında  soğutmak suretiyle elde edilir

 

Çeliğin ısıl işlemleri başlıca şu amaçlar için uygulanır:

1 Talaşlı işlenebilme özelliğini iyileştirir (yumuşatma, tane irileştirme)

2  Dayanım arttırma, azaltma (sertleştirme, normalizasyon, yumuşatma)

3  Soğuk şekil verme etkisini yok etme (Yeniden kristalleştirme)

4  Mikro segregasyonu ortadan kaldırma (homojenleştirme)

5  Tane büyüklüğü kontrolü (normalleştirme, y.k., tane irileştirme)

6  İç gerilmeleri giderme ( gerilim giderme tavı)

7 İç yapı değişikliği (normalleştirme, yumuşatma, sertleştirme) 

İki grupta toplanır:

1-Tavlama: Genelde içyapının kararlı hale getirilmesi için uygun soğutma koşuluyla yapılır.

2-Sertleştirme: ise ostenit bölgesinden, çeliğin bileşimine bağlı bir minimum hızın altına inilmeyecek şekilde soğutularak yarı kararlı bir içyapı (martenzit) oluşturulur